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消息来自中国气象局,国内气象探空系统已完成从L波段探测到北斗探测的全面更新换代,这表明我国在高层大气监测方面达到世界顶尖水平,北斗探空系统整体获取的数据精确度超过99%,目前已在气象预报、气候追踪等众多方面投入使用。
据消息,国内已建立涵盖九星风云、八百四十二部气象雷达以及九万多个地面气象站点的立体化综合气象监测网络。国产北斗探空系统取得世界级成就,终结了GPS在气象探测领域的独占地位。与过去相比,北斗探空系统具备哪些长处?借助北斗支持,气象预报的准确度将产生何种改善?北斗探空气球是如何飞上3万米高空,给大气“做CT”的?
北斗探空系统如何进行气象观测?
现阶段,我国已经构筑了覆盖陆地、海洋、空中以及太空的多维气象监测网络。针对高空气象监测,普遍采用放飞配备有探测设备的气球,以此来收集不同高度空气的温度状况、湿度数据、气压值以及风的速度和方向等数据。这次升级的北斗探空系统,是我国自主研发的新一代气象探空设备,达到了国际领先水平,主要依靠气球携带北斗探空仪,利用高精度的北斗卫星导航定位信息进行计算,能够持续获取从地面到三万米高空的大气垂直温度、湿度、气压、风向、风速等数据信息。

中国气象局气象探测中心主任张鹏表示,我国气象部门已建立起完全自主的北斗探空监测网络,其中包含11个新落成的北斗探空站点,这些站点全部采用了最新的航天技术。在此之前,全国范围内的120个探空站实施了为期一年的北斗探空系统与旧版系统的同步测试及运行验证。
北斗探空气球如何给大气“做CT”?
我们明白气象探空涉及的一种设备——探空气球,气象人员通常称其为“放飞气球”。
1902年,德国气象学家阿斯曼首创了借助橡胶气球和经纬仪实施大气垂直观测的方法。如今,放飞探空气球已成为大气探测的主要方式。每天,全球超过一千三百个高空气象观测站的工作人员,都会在固定时刻释放探空气球,为气象预报、气候变化研究等提供持续稳定的直接观测数据。
我国探空站长期以来应用这项技术,每天定时放飞探空气球两次,但探空站分布不均,且观测周期长达12小时,导致难以捕捉到那些持续时间短、突发性强的强对流天气灾害,那么北斗探空气球是如何应对这一挑战的呢?
探空气球运作方式十分简单,将装载测量设备的气球放飞至高空,即时获取地面到高空的气象参数,这种直接与大气接触的测量方法,使监测信息具备高准度、高清晰度等长处。气象预报人员能够借助这些观测信息,分析当前大气情形,将其作为气象预报的关键参考。

中国气象局地球系统数值预报中心的高级工程师王金成表示,气象探空信息是气象预报工作的关键支撑要素,对数值预报的成效有显著影响,占比达到14%。通过融合北斗探空信息,我国0到24小时内的降水总量预测精准度提升约1个百分点,12小时到36小时降水总量预测的评分平均值增加了2分。这种改进对长江中下游和华南区域的预报效果尤为明显,带来了显著的正面效果。

过去的探空方法,一般放飞一个探空气球,仅能收集气球上升过程的气象监测信息。北斗探空装置使用两个气球,通过一次发射,就能获取“上升—水平漂浮—下降”三个阶段的监测信息,这种方式也改变了全球沿用近一个世纪的高空监测方法。现在,我国已建立全球规模最大的综合气象监测网络,实时掌握地球上的风雪雨雷电现象变化。
北斗探空气球的新搭档是谁?
气象监测,北斗探空气球配备有国产新型探测设备——北斗探空仪,两者协同升空,抵达约三千米的高空,测定不同高度大气的温度状况、水分含量、气压数值以及风力大小和方向。北斗探空设备中配置了我国首个用于气象领域的北斗导航核心部件,能够即时获取北斗星体提供的精准位置信息,随后将探测到的气象参数,借助无线方式传送给地面接收平台,数据品质已符合世界气象机构对探空资料的最高标准。
相比L波段探空 北斗探空有何提升?
过去气象探空气球搭配的是“L波段信号发射器”,现在北斗探空已经全面升级。那么,北斗探空与L波段探空相比,具体有哪些进步呢?
L波段探空运用的是频率在1-2GHz的无线电技术,以L波段信号来确保探空仪数据的准确传送和持续追踪。L波段探空的关键在于使用1-2GHz的L波段无线电信号,来追踪搭载探空仪的气球,从而精确获取高空中的温度、气压、湿度以及风向和风速等数据。打个比方,就是给气象气球配备了一个“L频段无线电发送装置”,地面通过专用雷达“密切跟踪”这个信号,一边紧随气球移动,一边获取它传回的高空气象信息。如今有了北斗探空设备,能够即时获取北斗卫星的定位信息,同时收集探空气象数据。
气象探空迈进“北斗时代”带来哪些变化?
借助即时数据,北斗探空系统能达到怎样的预报准确度?同时,它将如何革新气象监测的业务流程?
北斗探空系统在数据准确度、信息传递速度等方面获得了增强,测风精准度由每秒一米的偏差减小到每秒零点三米的偏差;气球位置精确度从一百米的不准确降低到十六米的不准确。信息传递层面,原先的“分钟级别”传送改进为“秒级别”传送,并且信息完整度达到了百分之百。广东河源国家高空气象观测站是首批实现业务转换的站点之一,对于一线工作人员来说,北斗探空系统不仅推动了业务创新,还实实在在地降低了他们的工作压力。

此外,北斗探空系统也为我国深度融入全球气象监测、预报、服务提供了关键帮助。现阶段,我国运行的131个北斗探空站点占全球同类站点总数的十分之一,在这之中,有88个站点是国际资料交换站,它们提供的共享信息大约占全球总量的百分之十一,为全球的数值天气预报、处理气候变化等问题提供了重要信息依据。

中国气象局综合观测司副司长王建凯表示:这一重大进展不仅有助于我国防灾减灾能力的提升,也为全球综合气象观测系统的改进和技术共享提供了“中国方案”。
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